Функциональный преобразователь

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И А Н И Е «1 896638

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Допол н и тел ьное к а вт. с вид-ву (22) Заявлено 14.04.80 (2l ) 2911726/18-24 (51)М. Кл.

G 06 G 7/26 с присоединением заявки,%

Гооударствеииый комитет

СССР по делам изабретеиий и отирытиХ (28) П риоритет

Опубликовано 07 01.82. Бюллетень J% 1

Дата опубликования описания (53) УДК 681.335

° (088.8) (72.) Авторы изобретения

А. В. Комаров и И. Э. Матис (7l ) Заявитель

Московский ордена Ленина авиационный ин им, Серго Орджоникидзе ( (54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.

Известен функциональный преобразователь, содержащий диодные элементы, резисторы и дифференциальный операционный усилитель (11.

Недостаток устройства — наличие погрешности, обусловленной входными токами дифференциального операционного усилителя, которая возникает вследствие изменения вели10 чины эквивалентного сопротивления, подключенного к инвертирующему входу лри изменении входного сигнала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является функциональный преобразователь, содержащий дифференциальный операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертирующим входом и выходом дифференциального операционного усилителя, балансиров очный резистор, включенный между неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потен циала N двухвходовых диодных элементов, каждый из которых выполнен на последовательно соединенных входном резисторе и резисторе смещения, а также коммутирующем диоде, включенном между общим выводом входного резистора и резистора смещения н инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, свободные выводы входных резисторов двухвходовых диодных элементов объединены и являются входом преобразователя, свободные. выводы резисторов смещения двухвходовых диодных элементов соединены с шиной опорного напряжения, компенсирующий элемент, выполненный на последовательно соединенных компенсирующем резисторе и ключе, включенных между неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, последовательно соединенных первом и втором масштабных резисторах, общий вывод которых соединен с управляющим . входом транзисторного клю "., второй вывод первого масштабного резистора соединен со входом преобразователя (21 .

896638

Недостаток такого преобразователя — ограниченная точность, поскольку в нем невозможна полная компенсация погрешности, обусловленной входными токами дифференциального операционного усилителя. Это связано с тем, что закон изменения сопротивления компенсирующего элемента определяется в основном характеристиками транзисторов.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя за счет более полной компенсации погрешности, обусловленной входными токами дифференциального операционного усилителя.

Укаэанная цель достигается тем, что функциональный преобразователь, содержащий дифференциальный операционный усилитель, выход которого является выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертируюшим входом и выходом дифференциального операционного усилителя, балансировочный резистор, включенный между неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, N двухвходовых диодных элементов, каждый из которых выполнен на последовательно соединенных входном резисторе и резисторе смешения, а также коммутирующем диоде, включенном между общим выводом входного резистора и резистора смещения и инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, свободные выводы входных резисторов двухвходовых диодных элементов объединены и являются входом преобразователя, свободные выводы резисторов смешения двухвходовых диодных элементов соединены с шиной опорного напряжения, компенсирующий элемент, выполненный на последовательно соединенных компенсирующем резисоре и ключе, включенных между неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, последовательно соединенных первом и втором масштабных резисторах, общий вывод которых соединен с управляю-. щим входом ключа, второй вывод первого масштабного резистора соединен со входом преобразователя, содержит (N — 1) дополнительных компенсирующих элементов, аналогичных основному и подключенных параллель но основному, причем вторые выводы вторых масштабных резисторов основного и дополнительных компенсирующих элементов подключены к шине опорного напряжения.

На чертеже приведена схема преобразователя.

° Преобразователь содержит дифференциальный операционный усилитель 1, балансировочный резистор 2, резистор обратной связи 3, N диодных элементов 4„..., 4, каждый из которых выполнен на входном резисторе

5, ..., Sg, резисторе 6„..., 6и и коммутирующем диоде 7, компенсирующие элементы 8„..., 8, каждый из которых выполнен на компенсирующем резисторе

9>, ... 9g, ключе 10>, ., „(0 4, нервом и втором масштабных резистор . 11,,, 11 1 и

12 ..... 12ц .

Преобразователь работает следующим образом.

Известно, что погрешность обусловленная входными токами операционного усилителя, . минимальна при выполнении условия „=й„, (1) где Ви — эквивалентное сопротивление, подключенное к инвертирующему входу;

R ц — эквивалентное сопротивление, подключенное к неинвертирующему входу.

Сопротивление, подключенное к инвертирующему входу, может быть записано !

Rg= — +Я вЂ” Ы

РЪ 1"-1%41 .= й, 9. „((R. ; й6„) ) где R> — сопротивление резистора 3 обратной связи;

R<, — сопротивление входного резистора

5 i-го диодного элемента 4;;

", — сопротивление резистора 6 -го смещения диодного элемента 4;; — число включенных диодных элементов 4;, ...,4g.

Из этой формулы вцдно, что эквивалентное сопротивление, подключенное к инвертирующему входу усилителя постоянного тока

УПТ, зависит от j и. значит от входного напряжения преобразователя Овх.

Сопротивление, подключенное к неинвертирующему входу, может быть рассчитано по формуле где R> — сопротивление балансировочного резистора 2;

R . — сопротивление i-го компенсирующе1 го резистора 9, и — число включенных ключей 10т, Юg

Если выполнить условия

l э= 2 4„ = R414> 61 = R1В„ 41 = (4) 896638 где R „ — сопротивление первого масштабного резистора 11 i-ro компенсирующего элемента 8;;

Rq q — сопротивление второго масштабного

1 резистора 12 i.ão компенсирующего элемента 81, R9 сопротивление i-ro компенсирующего резистора 9;; то при ) = n — сопротивление, подключенное к инвертирующему входу, равно сопротивлению, подключенному к неинвертирующему входу, и погрешность, обусловленная входными токами операционного усилителя, минимальна во всем диапазоне изменения входного напряжения.

Поскольку условия (4) легко могут быть выполнены при воспроизведении различных функциональных зависимостей, то степень компенсации погрешности, обусловленной входными токами операционного усилителя, в предлагаемом преобразователе выше, чем у известном, и компенсация обеспечивается практически для любых функциональных зависимостей.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повыстпь точность функционального преобразования, особенно в случае применения дешевых операционных усилителей, входп|е токи которых, как правило, велики.

Формула изобретения

Функциональный преобразователь, содержащий дифференциальный операционный усили-, тель, выход которого является выходом преобразователя, резистор обратной связи, включенный между инвертируницим входом и выходом дифференциального операционного усилителя, балансировочный резистор, включенный между неинвертирующим входом дифференциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, И двухвходовых диодных элементов, каждый из которых вы5 полнен на последовательно соединенных входном резисторе и резисторе смещения, а также коммутирующем диоде, включенном между общим выводом входного резистора и ре зистора смещения и инвертирующим входом дифференциального операционного усилителя, свободные выводы входных резисторов двухвходовых диодных элементов объединены и являются входом преобразователя, свободные выводы резисторов смещения двухвходовых

l5 днодных элементов соединены с шиной опор, ного напряжения, компенсирующий элемент, выполненный на последовательно соединенных компенсирующем резисторе и ключе, включенных между неинвертирующим входом диффе2О ренциального операционного усилителя и шиной нулевого потенциала, последовательно соединенных первом и втором масштабных резисторах, общий вывод которых соединен с управляющим входом ключа, второй вывод первого масштабного резистора соединен со входом преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, он содержит (й — 1) дополнительных компенсирующих элементов, аналогичных основному и подключенных параллельно основному, причем вторые выводы вторых масштабных резис торов основного и дополнительных компенсирующих элементов подключены к шине опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 590766, кл. G Об G 7/26, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР N .417799, кл. G 06 G 7/26, 1974 (прототип).

896638

Составитель Н. Балабошко

Техред С.Мигунова Корректор Г Решетник едактор А. Мотыль

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 11707/38 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб,, д. 4/5